道路桥梁施工中软土地基施工技术处理研究

2023-09-26韦锋

运输经理世界 2023年3期

韦锋

（南宁市城市建设投资发展有限责任公司，广西南宁 530031）

0 引言

合理应用相关技术对软土地基进行处理能够有效降低道路桥梁施工风险，提升道路桥梁施工的安全性和稳定性。在道路桥梁施工中遇到软土地基时，施工人员应结合施工现场软土地基的实际情况，制定科学的处理方案，采取适宜的软土地基处理技术，确保道路桥梁项目顺利开展，保证道路桥梁施工质量的同时，促进施工企业实现长效发展目标。

1 软土地基概述

软土地基是指软弱土层，这类土层的强度低，压缩量较高，沉隐量大，土层构成包含黏土和粉土等细微颗粒含量较高的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭和松散砂等，低下水位较高时，会影响上方的填方和构造物的稳定性，进而出现地基沉降，这对道路桥梁工程会有极大的影响。如果在施工过程中对软土地基处理不当，会给道路桥梁施工进程和使用效果留下隐患。

2 软土地基特点

2.1 含水量较高

软土地基含水量较高，土壤流动性较强，地基稳定性较差，容易影响道路桥梁施工质量。如果在道路桥梁施工过程中未对软土地基进行加固处理，则会影响道路桥梁的稳固性，在施工中可能出现意外，阻碍道路桥梁施工项目顺利开展。

2.2 压缩性强

软土地基中包含较多黏土，压缩性较强，因此对道路桥梁施工的排水性能提出了更高的要求，如果施工人员未能在道路桥梁施工过程中对黏土进行有效处理，则容易导致道路桥梁出现施工结构变形现象。这样不仅会影响道路桥梁施工的安全性，还需要施工人员对变形的施工结构进行返修，会延长道路桥梁施工期限。

2.3 渗透能力差

软土地基中的砂土比例较高，渗透能力差。由于软土地基含水量较高，如果不能有效调节软土地基内砂土和黏土的比例，就会影响软土地基中黏土的固化时间，容易加大道路桥梁基础施工问题的出现频率。因此，在施工过程中需要在软土地基中铺设排水管道，加大软土地基的渗透能力，保证道路桥梁施工顺利进行[1]。

3 软土地基的不良影响

3.1 整体结构沉降

软土地基存在渗透性差及压实困难的问题，极易导致土体沉降，需要在施工过程中对软土地基进行合理的处理。如果地基处理效果差，则容易使道路桥梁在后期投入使用中出现逐步下沉的现象，甚至导致道路桥梁局部路面和整体结构出现沉降的情况，不仅不能有效满足正常使用需求，还会影响道路桥梁的使用寿命。

3.2 地面龟裂

道路桥梁路面的施工材料以沥青和混凝土为主，虽然这两类材料混合使用具有极高的优势，能够提高道路桥梁路面的稳固性，但抗拉性能较差。若是软土地基的压实度不达标，极易导致地基变形，这样道路桥梁在受力后容易出现地面龟裂现象。

3.3 不均匀沉降

软土层中的透镜体极易影响地基压实质量，地基在施工和使用过程中承受压力时，会受土质影响进行固结排水，这极易导致道路桥梁结构出现不均匀沉降，使道路桥梁局部出现下陷或者结构出现倾斜现象，会降低地基的稳定性[2]。

4 软土地基变形规律和作用因素

4.1 塑性体积变形

由于软土的空隙较大，在道路桥梁施工和使用中，如果在不同方向向软土施加应力，会导致软土颗粒出现变形或变位情况，软土颗粒无法恢复到原来形状，则会出现不可复原的塑性体积变形情况。

4.2 硬化和软化

从三方应力场中发现，软土地基轴向应力与变形之间的关系曲线呈软化和硬化两种类型，前者是指应力与变形之间的关系开始是逐步上升的，在应力达到某个特殊值后逐渐下降；后者是指曲线在上升过程中突然受到外力破坏。在施工中发现，软化可以使软土地基原有强度降低，导致周边软土承载压力加大，从而对道路桥梁结构造成破坏[3]。

4.3 非线性和非弹性

道路桥梁施工中经常会用到混凝土和金属材料，在轴向上施加压力，会导致应力和变形之间出现直线关系，此时这些材料处于弹性变化状态；当应力上升状态达到最大值时，应力和变形之间的关系会转成曲线。软土也有这方面的性质，不过软土受到应力时，线性变化非常短暂，所以一般认为软土的变化是非线性的，同时软土的形变特征呈非弹性。而这种非线性和非弹性特点导致软土受到应力后的变化难以预测，会为施工带来一定的困难。

4.4 各向异性

软土地基多为层状分布，但不同基层间的土质差别较大。一般来说，水平方向上的土层具有各向同性，但由于软土中的层次结构组成存在一定的差异性，所以从纵向上来看，软土结构具有各向异性。

5 道路桥梁施工中软土地基处理策略

5.1 表层处理法

表层处理法主要用于处理地表面软弱问题，施工人员可以通过敷设材料、加入添加剂、表层排水以及砂垫层等方式，将填土荷载均匀铺设在地基上。具体的表层处理法主要有四种：一是表层排水法，处理土质好，但是由于含水量较大而出现的软土地基时，可以在地基填土前期，在地表面开挖沟槽，将地表水排出，减少地基表层含水量，确保施工设备可以在地表通行。同时，为了保证开挖沟槽起到盲沟作用，施工人员可以回填透水性强的细小碎石或者砂砾。二是砂垫层法，处理软土层厚度小、排水性好、砂砾资源优质的软土地基时，可以将砂垫层厚度铺设到13cm 以上，提高地基排水面，使软土地基在构造物荷载的影响下加快排水固结凝结过程，提高软土层的稳定性。选择砂砾垫层施工材料时，可以选择粗砂或颗粒尺寸在5cm 以下的天然级砂砾。在软土层上方铺设好砂砾垫层后，应及时对其进行洒水压实处理，待表层足够湿润再进行后续施工。三是敷垫材料法，遇到地基土层局部不均匀沉降或结构变形时，可以应用敷垫材料，如玻璃纤维格栅、化纤无纺布和土布等，借助这些材料的抗剪和抗拉力提升道路桥梁表面的通行能力。四是添加剂法，遇到表层为黏性土的软土地基时，可以在软土地基内部加入生石灰、水泥和熟石灰等材料，提高地基压缩性能和强度。制备石灰类材料时，应在现场按照施工需求搅拌材料，确保团粒效果和土壤含水量符合施工需求，增强固结效果和填土的稳定性。

5.2 粉喷桩加固处理法

该施工法是一种通过深层搅拌法加固地基的处理方法，适用于饱和度和含水量较高的软土地基，通常采用水泥和石灰等材料，按照软土地基基础结构施工需求，科学调配石灰粉和水泥粉，借助搅拌设备将这些材料与软土进行搅拌，提高软土地基内部的稳定性。

5.3 水泥桩搅拌法

该方法是以石灰和水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。该方法适用于粉土或松散砂土类软土地基加固，且施工过程对路堤的影响较低，符合道路桥梁改扩建工程施工需求。施工人员在应用该方法处理软土地基时，应先将施工现场杂物清理干净，并对场地进行处理平整，确保软土地基加固处理效果[4]。

5.4 竖向排水固结法

采用竖向排水固结法时，施工人员可以将排水柱垂直于地面设置到黏性软土地基中，减少软土地基排水距离，提高软土地基排水固结能力，强化软土地基抗剪强度。可以砂井或者纸板作为排水材料，结合道路桥梁施工需求，选择水射式、螺旋钻式、打入式或者振动式等钻井排水方式。在处理软土地基时，可以将该方法与加载法或缓速填土法共用，用于处理土层厚度高、黏土地质均匀的软土地基。需要注意的是，设置排水砂井时，应先确定好砂井直径、排水距离和改良范围等，结合道路桥梁施工需求，计算沉降度和稳定性，确保填土坡面和路基顶面宽度符合施工需求。

5.5 灰土挤密桩法

该方法适用于处理比较湿软的软土地基，可在这类软土地基中插入部分灰土桩，应用挤压的方法提升软土地基的密度。通过挤压力量将原桩孔中的部分软土挤入周围土层，对灰土桩周围的土层进行加密，进而形成密度大、空隙小的硬土地基，为道路桥梁施工打好基础。

5.6 强夯法

处理土质厚、面积大的软土地基时，可以应用该方法。应用该方法时，需要注意如下几点：第一，清除施工场地障碍物，平整施工场地；第二，必须保证强夯机械符合夯锤起吊重量和提升高度要求，并设置安全装置；第三，根据试验结果控制技术参数；第四，强夯施工中，每夯击一次后应及时测量场地平均下沉量，将夯坑填平方可进行下一道夯实；第五，强夯时，首先应检验夯锤是否处于中心，若有偏心时，应采取在锤边焊钢板或增减混凝土等办法使其平衡，防止夯坑倾斜；第六，应保持落锤平稳、夯位正确，如果出现错位或坑底倾斜度过大等情况，应该及时将坑整平并补夯。

5.7 换填法

该方法主要是对软土地基中的土壤进行换填处理。一方面，施工人员应明确软土地基处理范围，通过局部开挖或全部开挖的方法换填处理软土。软土地基的具体开挖深度应根据软土地基的实际质量来计算、确定。另一方面，软土地基开挖到一定深度和范围后，需要应用强度高的材料对软土地基进行分层回填压实处理，应用压路机对分层回填土壤进行压实处理，提高回填质量，为后续道路桥梁施工奠定良好的基础[5]。

5.8 加筋法

由于软土地基含水量较高，经常会出现土粒位移的情况，这会影响软土地基结构的稳定性。施工人员可以在软土地基中加入部分耐拉性高的材料，提升软土地基和材料之间的摩擦性，在高强度摩擦力的影响下，软土地基土层便会与地下工程材料融为一体，进而提升地基稳定性。同时，施工人员可以在软土上方铺设一层砂子，在砂子上方铺设工程材料，调节砂子受力，减少地基沉降现象，增强地基稳定性。

5.9 注浆法

施工人员可以将软土地基划分成多个薄层，将每层地基的厚度控制在0.4b 以下。如果软土地基下方的静压力稳定性不足，会影响道路桥梁施工质量，为提高软土地基下方静压力，施工人员可以在软土地基中钻多个孔，并将钻孔直径控制在70mm 左右，钻孔深度按照土层缝隙深度自主调节，之后灌入封闭泥浆，插上塑料套管，在其中放置注浆芯管。需要注意的是，在钻孔内放置注射管时，应选择直径小于钻孔直径的注射管，并用套管对孔壁和导管进行加固保护。再者，将准备好的水泥砂浆注入缝隙时，尽量一次性完成，确保水泥砂浆可以充分渗透到地基缝隙中，起到稳固土层的作用。同时，施工人员可以在土层空隙中填筑水硬性凝胶材料，将土层黏合到一起，强化软土地基的稳定性。此外，为提高地基结构的安全性，应在注浆之前在软土地基衔接处搭建隔离水质面，防止地下水对地基造成影响，降低地基塌陷和沉降等情况的发生率。

5.10 碎石桩加固法

该方法是目前常用的一种软土地基处理方法。施工人员可以应用振捣机和冲击设备，对软土地基进行钻孔处理。振捣工作完成后，可以将碎石土或者强度高的填充物填压到孔洞底部。之后可以通过持续振捣或者挤压的方法，强化整个地基结构的强度和承压能力。

5.11 钢筋混凝土管桩法

钢筋混凝土管桩法的实用性较高，处理周期较短，在桩体浇筑成型后，整个桩体的质量和耐久性都比较高，能够有效缩短道路桥梁施工期限。采用该方法处理软土地基时，需要利用施工机械科学浇筑混凝土管桩，确保桩体内部结构和土地结构能够有效结合起来，进而提高桩体与土体之间的摩擦力，增强软土地基的承载力。

6 道路桥梁施工中软土地基处理环节注意事项

在道路桥梁施工中处理软土地基时，施工人员应根据当地土质结构特点，选择合理的处理技术，确保软土地基经处理后承载力能够满足路桥施工需求。如果所选择的施工技术不合理，软土地基加固处理不到位，则会导致道路桥梁结构出现裂缝和不规则沉降等情况，埋下安全隐患。此外，在道路桥梁施工过程中，施工人员应根据相关道路桥梁施工标准，规范软土地基加固处理步骤，降低施工沉降总量，防止出现错落式沉降或路桥交界处斜坡式沉降等情况。